Новости и мнения

Неисправная заморозка

Исследователи показывают, что ткани более подвержены повреждениям во время криоконсервации, чем отдельные клетки, из-за плотного соединения между клетками.

Криоконсервация отдельных клеток – чаще всего половых клеток, таких как сперма или яйцеклетка – может быть достигнута с относительно небольшим повреждением образцов, но замораживание тканей или органов значительно сложнее. Одна из причин трудностей заключается в том, что связанные клетки склонны к образованию внутриклеточного льда (IIF), который обычно является летальным. Было высказано предположение, что щелевые соединения между клетками в ткани позволяют распространяться IIF, но теперь исследователи показывают, что именно дефекты в плотных соединениях позволяют льду проникать в клетки в тканях. Работа опубликована сегодня в Биофизическом журнале .

Этот документ «имеет важное значение для объяснения образования льда и последующей травмы в тканях, плохо изученного явления в исследованиях криобиологии и регенеративной медицины», Джон Бишоф , профессор машиностроения в Университете Миннесоты, который не принимал участия в работе написал в электронном письме.

Для этого исследования соавторы исследования Йенс Карлссон , адъюнкт-профессор машиностроения в Университете Вилланова в Пенсильвании, и Адам Хиггинс , доцент в Школе химической, биологической и экологической инженерии в Университете штата Орегон, использовали адгезивные мышиные клетки инсулиномы MIN6 , которые слипаются в парах. Они использовали линии клеток MIN6 с нормальными щелевыми контактами и те, которые были обработаны антисмысловой РНК для белка щелевого соединения коннексин-36. Исследователи записали видеоролики с высокоскоростной криомикроскопией и воспроизвели их в замедленном темпе, чтобы увидеть, как клетки замерзают. Они увидели, что даже в клетках с более низким уровнем коннексина-36 IIF все еще имел место и даже увеличивался. «То, были ли щелевые соединения там или нет, не оказывало влияния на способность льда распространяться от клетки к клетке», – сказал Карлссон. «Это было очень удивительно».

Исследователи наблюдали проникновение парацеллюлярного льда (PIP) – образование льда в пространстве между клетками. В большинстве пар ячеек PIP предшествовал IIF, а температурный диапазон, в котором происходило PIP, указывал на проникновение отверстий в плотных соединениях на границах ячеек. «Обычно трудно проходить между клетками, потому что плотные соединения, [соединяющие клетки вместе], образуют эти шовоподобные структуры, которые [действуют как] барьеры», – сказал Карлссон. «Мы обнаружили, что лед, который приходит извне, действительно может найти путь через эти барьеры и войти в пространство между клетками», – продолжил он. «Это, в конечном счете, то, что заставляет клетку замерзать». Участие плотных соединений также объясняет увеличение IIF, наблюдаемое в клетках, обработанных антисмысловой РНК, потому что в этих клетках также дефицит белка окклюдина с плотным соединением, и, следовательно, они имеют дефект барьер.

«Это важная статья», – сказал криобиолог Питер Мазур , профессор Университета Теннесси, Ноксвилл, который не принимал участия в работе. «Многие отдельные клетки были криоконсервированы [без повреждений], но на самом деле очень мало тканей или органов», – пояснил он. В этой статье авторы продемонстрировали важность запоминания того, что «ткань – это не просто собранные клетки, слипшиеся вместе», продолжил Мазур. Вместо этого ткань включает «сложные взаимодействия между отдельными клетками». Он сказал, что, поскольку авторы заморозили клетки в физиологическом растворе, не используя какие-либо криопротекторы, которые обычно используются для замораживания клеток, будет важно проверить, является ли результаты работы применимы к другим условиям криоконсервации.

«Наша цель – разработать математические модели, которые позволят нам предсказать, будет ли повреждена ткань» после замораживания, сказал Карлссон. «Именно поэтому мы должны понять, что вызывает ущерб», – добавил он. В будущем Карлссон надеется использовать эти модели для разработки передовых методов транспортировки и хранения медицинских изделий, изготовленных с использованием тканей.

A. Higgins и J. Karlsson, «Влияние экспрессии белка межклеточного соединения на образование внутриклеточного льда в клетках мышиной инсулиномы», Biophysical Journal , doi: 10.1016 / j.bpj.2013.09.028, 2013.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *